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電池組的選擇與設(shè)計(jì)
蓄電池作為動(dòng)力源，一般要求有較高的電壓和電流，所以需要將若干個(gè)單體電池通過(guò)串聯(lián)、并聯(lián)與復(fù)聯(lián)（串聯(lián)和并聯(lián)混合應(yīng)用即混聯(lián)）的方式組合成電池組使用。串聯(lián)的主要目的是增加電壓。并聯(lián)的目的是增加電池容量。電池組中對(duì)單體電池性能有嚴(yán)格的要求，在同一組電池中必須選擇同一系列、同一規(guī)格、性能盡可能一致的單體電池。目前，影響純電動(dòng)汽車發(fā)展的主要因素之一是續(xù)駛里程短。電動(dòng)汽車?yán)m(xù)駛里程的影響因素較為復(fù)雜，其中電池的容量、電池箱串聯(lián)電池個(gè)數(shù)、電池箱并聯(lián)電池組數(shù)等較為重要。電池組的選擇與設(shè)計(jì)主要考慮如下幾個(gè)方面：
1．生產(chǎn)過(guò)程的質(zhì)量控制
首先，對(duì)母料的來(lái)源、純度、成分、配比、保存條件、隔膜質(zhì)量的嚴(yán)格監(jiān)控與檢驗(yàn)，是保證電池單元一致性的第一道關(guān)卡。正、負(fù)極材料和電解質(zhì)等的原料尤為重要。
其次，要嚴(yán)格控制電池單元制造過(guò)程。如電池涂敷工藝，在生產(chǎn)過(guò)程中，漿料涂覆均勻性及厚度均需自動(dòng)化監(jiān)控設(shè)備及時(shí)調(diào)整，以保證涂敷均勻。固態(tài)工藝，液態(tài)（潤(rùn)濕）工藝，熔鑄工藝，控制納米級(jí)顆粒的純度、大小和晶體形態(tài)，溶劑的選擇，添加反應(yīng)劑的秘類，配料及保證配料均勻，過(guò)程產(chǎn)物和廢棄物的回收利用（減低成本）等，每一個(gè)關(guān)鍵環(huán)節(jié)的質(zhì)量控制都非常關(guān)鍵。任何一步的過(guò)程參數(shù)和反應(yīng)條件出現(xiàn)微小偏差，都會(huì)直接影響成品的一致性，導(dǎo)致合格率無(wú)法達(dá)到量產(chǎn)的水平，從而影響電池單元的商業(yè)化生產(chǎn)。故此，大型專用精密生產(chǎn)線是保證工藝穩(wěn)定性的必要條件。
2．動(dòng)態(tài)平衡與系統(tǒng)聯(lián)動(dòng)
對(duì)于已經(jīng)用串聯(lián)原理組裝而成的電池組，仍可以用動(dòng)態(tài)均衡原理改善其一致性：對(duì)于電池組內(nèi)的每個(gè)單體電池，其電壓、內(nèi)阻和荷電狀態(tài)(SOC)等參數(shù)都是可以隨時(shí)監(jiān)控的。這些信息如果可以及時(shí)有效地反映給電池管理系統(tǒng)，由電池管理系統(tǒng)按各個(gè)電池的實(shí)際狀況，控制其充放電狀態(tài)和流量，以及相應(yīng)的冷卻散熱調(diào)節(jié)，保證電池單元在最適宜的狀態(tài)下工作，自然也就可以最大限度地保護(hù)電池單元，延長(zhǎng)其壽命，確保整個(gè)電池組在使用中的一致性。
3．電池一致性補(bǔ)償
充電設(shè)計(jì)有旁路分流電路，以保證每個(gè)單體都可以充滿電，這樣可以減緩電池老化的進(jìn)度，延長(zhǎng)電池的使用壽命。當(dāng)電池之間有差異時(shí)，有一定措施進(jìn)行補(bǔ)償，保證電池組表現(xiàn)能力更強(qiáng)。
4．電池箱串聯(lián)個(gè)數(shù)
增加每個(gè)電池箱串聯(lián)電池的個(gè)數(shù)，電動(dòng)汽車的續(xù)駛里程明顯增加。這主要是：一方面由于增加了電動(dòng)汽車電池的數(shù)量，可以增加電池組的總能量?jī)?chǔ)備；另一方面由于電池組的電壓增高，在電池放電效率相同的情況下，減小了電池的放電電流，可以增加電池組的有效容量。電池箱電池?cái)?shù)量的增加，會(huì)增加整個(gè)電池組的電壓，電動(dòng)汽車的動(dòng)力性會(huì)得到提高。
5．電池箱并聯(lián)組數(shù)
在保持電池組總電壓的情況下，增加并聯(lián)電池箱的數(shù)量可顯著增加電動(dòng)汽車的續(xù)駛里程。這主要是：一方面增加了電池的數(shù)量，可增加電池組的總能量?jī)?chǔ)備；另一方面由于并聯(lián)支路的增加，在各并聯(lián)支路電池箱不超過(guò)額定放電電流的情況下，可以增加電池組的放電電流，從而增加電池組的額定容量。增加電池箱并聯(lián)數(shù)量，可提高電池組的放電功率，電動(dòng)汽車的動(dòng)力性會(huì)顯著提高。
6．電池組的熱管理
在電動(dòng)汽車上由眾多的單體電池通過(guò)串、并聯(lián)的方式組合成電池組，以達(dá)到所需要的容量和電壓要求，并以某種方式安裝在電池箱中。要使電池組發(fā)揮良好的性能、確保安全使用和較長(zhǎng)的循環(huán)壽命，電池的工作溫度需要限定在一個(gè)比較小的范圍。電池組熱管理系統(tǒng)就是為確保各電池工作在適宜的溫度范圍內(nèi)，它包括電池箱、風(fēng)機(jī)、傳熱介質(zhì)及其監(jiān)控設(shè)備等部件。
由于動(dòng)力電池組的各個(gè)電池組通常布置在汽車底盤的不同位置，各處的散熱條件和環(huán)境不同；即便在同一電池箱中，處在中間位置的電池也更容易積累熱量，而在四周的電池散熱條件就要好些；并且各個(gè)電池單體由于本身內(nèi)阻的差異也會(huì)引起在工作中發(fā)熱量的不一致性。電池組內(nèi)各單體或模塊之間的溫度不一致就會(huì)加劇電池內(nèi)阻和容量的不一致性，進(jìn)而影響電池組的充、放電性能和使用壽命。熱管理系統(tǒng)通常具有五項(xiàng)主要功能：對(duì)電池溫度的準(zhǔn)確檢測(cè)和控制；電池組溫度過(guò)高時(shí)能有效散熱和通風(fēng)；在低溫條件下能快速加熱，使電池組工作在所要求的溫度范圍內(nèi)；使電池組溫度均勻分布，以保證所有電池單體溫度有較好的一致性；產(chǎn)生有害氣體時(shí)能有效通風(fēng)。有些電池在工作時(shí)會(huì)產(chǎn)生較高的熱量，可采集其熱量用于汽車空調(diào)取暖系統(tǒng)和風(fēng)窗玻璃的除霜等，使熱量得到充分應(yīng)用與管理。
7．電池組的安裝設(shè)計(jì)
對(duì)動(dòng)力電池組在電動(dòng)汽車上的布局安置，除了按車輛動(dòng)力學(xué)降低質(zhì)心的配重要求和維護(hù)方便外，還應(yīng)考慮使各電池能得到均勻散熱。毋庸置疑，提高電池組一致性的終極目標(biāo)是提高電池組的性價(jià)比、壽命和安全性。電池組能否發(fā)揮最佳效能，除了其本身的特性，還受制于電池組與其他系統(tǒng)的配合。如果能在研究提高電池組效能的同時(shí)，完全針對(duì)將要采用的電池組的實(shí)際特性，設(shè)計(jì)對(duì)應(yīng)的電池管理系統(tǒng)、起動(dòng)系統(tǒng)、發(fā)動(dòng)機(jī)系統(tǒng)和充電系統(tǒng)部分，就可以達(dá)到最佳匹配效果。這樣，即使電池組單體的一致性提高有困難，但是專門配合其他系統(tǒng)，一方面可以精準(zhǔn)地檢測(cè)和控制電池組及每個(gè)單體的溫度、電性能參數(shù)和壽命等，另一方面可以及時(shí)調(diào)節(jié)其溫／濕度．合理安排電池單元的充放電，防止一部分電池單元過(guò)載過(guò)充，而另一部分電池單元淺放淺充等問(wèn)題。
這樣綜合、系統(tǒng)地設(shè)計(jì)電池驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)，降低了電池模組的使用門檻，但對(duì)系統(tǒng)設(shè)備供應(yīng)商的整合能力提出了更高的要求。要設(shè)計(jì)出理想而均衡的系統(tǒng)，設(shè)備廠商需在化學(xué)、電學(xué)、材料學(xué)等基礎(chǔ)科學(xué)上深入研究，并在相關(guān)的電子、電氣零部件和準(zhǔn)系統(tǒng)等有成熟的技術(shù)。